钛铝合金力学性质与热力学性质研究

发布时间：2024-02-26 03:17

　　钛铝合金中,γ-TiAl和α2-Ti3Al因具有优异的比强度、比刚度以及抗氧化等特性,被广泛应用于航空航天、海洋工业以及汽车涡轮制造工业等领域。本文利用第一性原理方法研究了单晶γ-TiAl、单晶α2-Ti3Al以及掺杂C与O的γ-TiAl体系,所得主要结论如下:一、温度是影响合金力学性质与热力学性质的重要因素。本文结合密度泛函微扰理论、准简谐近似以及连续弹性理论,研究了 Y-TiAl和α2-Ti3Al的高温力学性质与热力学性质。通过分析声子色散关系与弹性常数,证明了γ-TiAl和α2-Ti3Al在高温下具有相稳定性。体积热膨胀系数与等容热容的计算结果表明α2-Ti3Al的等容热容与γ-TiAl的体积容易受温度的影响。弹性模量的计算结果表明α2-Ti3Al在高温下具有更好的抗形变能力与剪切稳定性,而γ-TiAl在高温下具有更好的延展性与外压抗性。上述结果证明γ-TiAl和α2-Ti3Al具有广泛的高温应用前景。二、杂质C和O容易渗入合金内部,并影响合金的稳定性与力学性质。本文采用Nielsen-Martin方法,研究了杂质C和O对γ-TiAl力学性质的影响。形成能的计算结果表明O更容易渗...

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１＿１基于密度泛函理论的第一性原理计算流程

计半导体的能带与金属的费米能等）。另外，求解单电子波函数时需要迭代算法（如??自洽场迭代法），对于电子数较少的体系，Ｈａｔｒｅｅ－Ｆｏｃｋ近似方法简便且快捷，但当电??子数增多时，计算量会呈指数上涨，甚至导致计算崩溃。随后产生的密度泛函理论??（ＤＦＴ）弥补了?Ｈａｔｒｅｅ－Ｆｏ....

图２－ｌＴｉＡ丨合金的晶体结构图：（ａ）Ｙ－ＴｉＡｌ相，（ｂ）ｏｔ２－Ｔｉ３Ａｌ相

?北京化工大学硕士学位论文???⑷?（ｂ）????ｒ?參事?１??爲?Ｌ?■：：??图２－ｌＴｉＡ丨合金的晶体结构图：（ａ）Ｙ－ＴｉＡｌ相，（ｂ）ｏｔ２－Ｔｉ３Ａｌ相。??蓝色球代表Ａ１原子，紫色球代表Ｔｉ原子。??Ｆｉｇ?２－１?Ｔｈｅ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ?ｏ....

图２－２?（ａ）?丫－ＴｉＡｌ和（ｂ）?ａ２－Ｔｉ３Ａｌ的亥姆霍兹自由能Ｆ（ｒ，ｒ）与不同温度下晶体体积的依赖关系??以及自由能的最小值轨迹

质研究???（ａ）?（ｂ）??－２３．０?｜?ｊ?Ｉ?Ｉ?ｌ?＊＊＾３?｜?｜?Ｉ?ｌ?Ｉ?ｒｊｊ￣??－２３．５－?Ｐ＝〇ＧＰａ?＾０－?５４?－?Ｐ＝〇ＧＰａ??Ｙ－ＴｉＡｌ?ａｒＴｉ３Ａｌ??－２６．０??１?１?１?１?１??－５９?￣￣Ｉ?１?１?１?１?１—??５５?....

图２－３?（ａ）?丫－ＴｉＡｌ和（ｂ）?ａ２－Ｔｉ３Ａｌ的体积随温度变化的函数曲线

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本文编号：3911250